Центробежный насос

Вал и подшипники

Какой бы вид колеса не применялся, он закреплен на вращающемся валу. Вал должен быть закреплен в корпусе подшипниками одним из 2 способов:

1. Консольно
2. Симметрично

Консольное закрепление

При консольном укреплении вала, рабочее колесо закреплено на одном конце, а подшипники на другом.

Такая конструкция располагает всасывающее и напорное отверстие перпендикулярно друг другу, а всасывающее отверстие – прямо перед центром колеса.

Такие насосы называются насосы с торцевым всасыванием. Они широко распространены из-за своей дешевизны и простоты производства, но они имеют один недостаток, связанный с путём движения жидкости.

Во время работы насоса, создается зона с низким давлением во всасывающем отверстии.

Есть зона повышенного давления на выходе из колеса, из которого жидкость, получившая энергию, попадает в спиральный кожух.

Жидкость течет к задней пластине в открытых и полуоткрытых колесах, что полностью разрушает баланс давлений. В результате возникает осевая сила или нагрузка – выталкивающая колесо к всасывающему отверстию.

Это можно компенсировать, устанавливая сильные подшипники или просверлив дырки в пластине колеса для выравнивания давлений. Но это не эффективные способы.

Симметричное крепление

Более действенное решение – расположение вала на подшипниках с двух сторон. Это называется симметричной конструкцией.

Поддержку вала улучшает не только расположения подшипников с двух сторон, но и возможность использовать симметрические закрытые колеса с двойным всасыванием.

Поскольку есть такие же зоны с высоким и низким давлением на обеих сторонах колеса, это успешно устраняет нагрузочные силы, благодаря балансу давлений. Так же эта конструкция имеет иное преимущество. Всасывающее и напорное отверстия расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах насоса, и корпус разделён по оси.

Просто открутив болты и сняв крышку, обслуживающий техник может добраться до вращающейся части насоса внутри него без извлечения всего насоса из системы.

Благодаря раздельной осевой конструкции, насосы в симметричном расположении подшипников называют насосами с разборным корпусом.

Всё это, конечно же, очень весомые причины для того чтобы установить в своей шахте такой насос прямо сейчас. Но есть некоторые недостатки. Потому что обслуживающие операции и требования к уплотнению более сложные для насосов с разборным корпусом, чем для насосов с торцевым всасыванием. Они так же более дорогие.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Насосы паровые поршневые типа ПДГ

Дополнительные моменты

Особое внимание стоит уделить защите самого двигателя агрегата. Здесь обязательно должен быть установлен отдельный автомат

Конструкция двигателя такова, что он со временем может выходить из строя. Именно поэтому защита от перегрузок и коротких замыканий просто необходима. Это позволит в значительной степени продлить срок эксплуатации агрегата.

Автоматический выключатель позволит предотвратить сгорание двигателя при возникновении перегрузок в системе. Они чаще всего бывают связаны с заклиниванием рабочего органа ввиду попадания в лопасти различных инородных тел. Чаще всего речь идет о твердых частицах, расположенных в жидкости.

/youtu.be/QNKm6o1Sckk

Если не будет подключен автомат, то система может попросту сгореть. Однофазные двигатели менее надежны в этом отношении, чем трехфазные.

Основные характеристики центробежных насосов

Чтобы правильно выбрать насос для подачи воды в частный дом из скважины или решения другой задачи, нужно рассматривать не только цифры, приведенные в документации к устройству. Однако для общего ознакомления с параметрами, которые полезны для правильной постановки задачи, разумно привести характеристики устройств для перекачки жидкости.

1. Производительность или подача. Данная цифра характеризует количество жидкости, которое насос выбрасывает из выходного патрубка в случае, когда двигатель развивает номинальную мощность.
2. Напор — разница в давлениях между входным и выходным патрубком.
3. Напорно-расходная характеристика центробежного насоса — данный график показывает зависимость между напором и производительностью установки, позволяет эмпирически проанализировать достаточность подачи на отдельных этажах.
4. Высота всасывания показывает, с какой глубины насос способен забирать воду.
5. Номинальное давление — показатель, при котором насос в сети водоснабжения может работать в постоянном режиме.

Существует целый ряд параметров, которые полезны для профессионального анализа и проектирования сети водоснабжения, к примеру, частного дома. На практике часто применяются упрощенные методики. Примерная схема выбора насоса выглядит так.

1. Делается среднестатистический расчет потребления. Для этого анализируются существующие устройства отбора воды, производится суммирование их показателей. В двух и более этажных домах определяется общая цифра потребления, а также выделяются объемы воды, необходимые для обеспечения комфорта каждого этажа.
2. Определяется характер зоны отбора воды. Для скважины учитывается глубина, анализируется место установки насоса (высота от поверхности земли).
3. Фиксируются высотные параметры сети водоснабжения. Это делается для двух и более этажных домов.

По этим параметрам уже с достаточной точностью можно выбрать подходящий насос. Характер места забора скажет, какой показатель высоты всасывания должен быть у устройства. По этажности (высоте подъема жидкости) делается расчет и выбор модели по характеристике напора.

Самая важная часть анализа — напорно-расходная характеристика, она покажет, способен ли насос обеспечить поставку воды в объемах комфортного пользования на этажи выше первого. Порядок действий при этом следующий:

• для этажа высчитывается падение напора (метраж подъема);
• на графике находится точка, соответствующая сниженному показателю;
• определяется объем подачи по графику.

Если полученная цифра больше нужного объема для конкретного этажа — насос справится с поставленной задачей. Иначе нужно более производительное или мощное устройство.

Но и при тщательном учете всех особенностей точки отбора воды и сети распределения бывают ошибки. Их причина — отсутствие учета гидравлического сопротивления трубопроводной структуры, зависимостей показателей отбора и давления, анализа соответствующих характеристики насосов. Но это уровень проектирования, недоступный среднестатистическим пользователям.

Совет! Чтобы создать некий технологический буфер, рекомендуется выбирать насос с запасом в 20% по ключевым характеристикам, прежде всего, напору.

Рабочее колесо

Есть 3 вида рабочих колёс:

• открытые,
• полузакрытые
• закрытые

Самая простая конструкция у открытого колеса, которая состоит из острых, как лезвие, лопастей, равномерно расположенных на втулке.

Открытое колесо

Большой неограниченный подвод жидкости позволяет этому виду колес транспортировать жидкости содержащие грязь, пыль, осадки, твёрдые примеси, что делает их идеальными для мусорных насосов.

Применяется на водоочистных заводах, где перекачиваются сточные воды для обработки грубых шламов с твердыми примесями. Поэтому он имеет режущие лопатки спереди колеса, чтобы резать очень большие примеси.

Если лопасти размещены на задней пластине, то такое колесо называется полузакрытым.

Полузакрытое колесо

Если лопасти находятся между двумя пластинами, то оно называется закрытым.

Закрытое колесо

Закрытые колеса более эффективны, чем полузакрытые и открытые колеса. Потому что поток жидкости идет по строго заданному пути. Значит, больше жидкости выходит из насоса и меньше просто циркулирует внутри колеса.

Их недостаток это то, что они могут легко загрязниться мусором.

Очень популярное заблуждение, будто закрученные лопасти помогают толкать жидкость. Но на самом деле это не то, для чего они предназначены.

Назначение лопаток – это проводить жидкость по наиболее плавному пути. Закрученные назад лопасти помогают стабилизировать условия течения жидкости на высоких скоростях и уменьшить нагрузку на двигатель.

Кстати, прочтите эту статью тоже: Центробежный насос секционный

Правильное направление вращения для этого колеса – противочасовое. Поэтому по направлению сгибов лопастей можно сказать направление движения колеса.

Это интересно: Циркуляционные насосы для систем отопления: технические характеристики и правила выбора

Устройство центробежного насоса

Центробежные агрегаты используются для перекачки жидкостей разного назначения: организации технического водоснабжения предприятий, обеспечения питьевой водой населения, полива объектов в сельском хозяйстве, подачи воды для бытовых нужд в частных хозяйствах, оборудованных автономными водопроводами.

Центробежные агрегаты Grundfos

Популярность центробежных устройств у потребителя определяется их эксплуатационными характеристиками:

• высокой производительностью;
• стабильностью параметров потока жидкости;
• возможностью проведения технического обслуживания своими руками;
• компактностью и легкостью;
• большим эксплуатационным ресурсом.

Требования к центробежным насосным агрегатам установлены в ГОСТ Р 54806*2011, Р 54805.2*2011, Р 54804.3*2011. Принцип работы центробежных агрегатов основан на перемещении жидкой среды посредством передачи ей энергии от вращающейся детали.

Конструкция агрегатов центробежного типа

Поверхностный насос центробежный – схема устройства

Агрегат состоит из следующих узлов и деталей:

• Корпус спиральной формы (1) со всасывающим и нагнетательным патрубками, через которые к устройству подключаются трубопроводы. Он соединяет все элементы насоса в единую гидравлическую машину.
• Рабочее колесо (2), состоящее из двух дисков со вставленными между ними лопастями. Они имеют сложную форму, изогнутую в сторону, противоположную направлению вращения колеса.
• Узел уплотнения вала (3).
• Сам вал (4), на котором жестко закреплено рабочее колесо.
• Подшипниковая (6) и несущая (7) опоры.
• Уплотнение масляной камеры подшипников (5).
• Глазок для контроля уровня масла в камере.

Помимо этих основных компонентов насос часто снабжается и дополнительной арматурой и приборами.

Это:

• Устройство для залива воды, т.к. для запуска агрегата и его нормальной работы инструкция требует, чтобы его камера должна быть заполнена.
• Манометр на напорном патрубке для измерения создаваемого насосом давления.
• Обратный клапан с сеткой на всасывающем патрубке, предназначенный для удерживания воды в камере и фильтрации поступающей в неё жидкости от твердых примесей.

Схема работы центробежных насосов

Назначение

Иначе говоря, центробежный насос являются основным элементом автономной системы водоснабжения.

Благодаря уникальной конструкции и эффективному функционированию, насосное оборудование этого типа нашло свое применение в следующих сферах жизнедеятельности:

• центробежные насосы для воды являются оптимальным вариантом организации технического водоснабжения на предприятиях;
• в промышленности агрегаты эффективно используют для перемещения всевозможных жидкостей и растворов между объектами производства;
• в сельском хозяйстве насосы этого вида широко применяются для подачи воды на животноводческие фермы, а также их используют для организации полива растений;
• коммунальное водоснабжение городов исключительно функционирует благодаря центробежным агрегатам;
• в частном секторе насосное оборудование этого вида является незаменимым элементом организации водоснабжения дачного участка.

Зная широкую сферу применения центробежных насосов, любопытный читатель вполне резонно может задать логичный вопрос: а как же работают агрегаты этого вида? В чем заключается уникальность их эксплуатации?

Чтобы ответить на эти вопросы и понять принцип действия центробежных агрегатов, прежде всего, необходимо знать, из каких конструктивных элементов они состоят.

Принцип действия

За счёт разности давления выполняется забор жидкости из скважины или колодца, и она попадает в устройство. Вращение рабочего колеса с лопастями создает центробежную силу, которая увеличивается по мере отдаления её от центра. Середина разряжается благодаря вытеснению жидкости к периферии, где создается высокое давление. После этого жидкость выталкивается под напором в трубопровод. За счет разряженного центра, где образовалась пустота, выполняется всасывание новой порции жидкости. Из-за высокой частоты вращения колеса, этот процесс работает беспрерывно. Рабочее колесо может быть одно или несколько, но от этого принцип работы не меняется.

Рабочее колесо задает вращение воды, после чего она попадает к выходу. Если водяной насос многосекционный, то вода попадает в следующую секцию, затем в третью. После выхода из последней секции жидкость нагнетается в трубопровод.

ЦНС перекачивает воду температурой до + 45 С. Для перекачки горячей воды применяется водяной ЦНС с индексом «г». Кислотную жидкость перекачивают ЦНС с индексом «к». Также существуют агрегаты для перекачки нефти и масел, эти ЦНС имеют индексы «н» и «м» соответственно.

Схема работы центробежного насоса

Высота всасывания центробежного насоса будет больше за счет того, что потери на преодоление инерционных сил отсутствуют. В этом показателе поршневой агрегат уступает.

Давление, создаваемое насосом, зависит от частоты вращения и диаметра колеса с лопастями. Чем выше частота и больше диаметр, тем сильнее образуется давление.

Тип присоединения вала

Есть 2 способа предать вращения от двигателя к насосу: через муфту или напрямую.

Если насос и двигатель – это две отдельные машины, то они должны быть соединены муфтой.

Соединение муфтой

Муфты бывают разных форм, размеров и исполнений. И одно общее требование к ним – обеспечение правильной целостности валов, иначе без них обеспечение целостности было бы очень изощренным процессом.

Для облегчения и поддержания целостности, двигатель и насос установлены на общей опоре – опорной плите.

Или, в случае с вертикальными установками, двигатель расположен на раме.

Такой вид соединения двигателя и насоса называется муфтовым. Для больших мощных установок и насосов с разборным корпусом соединение через муфту единственно возможное.

Второй способ соединения – прямой. Двигатель и насос находятся на общем валу с колесом, расположенном консольно на другой стороне вала двигателя. В этом случае установка не требует муфты или сложных процедур по поддержанию целостности.

Тем не менее, из-за того, что двигатель и насос расположены на одном валу, поддерживаемые лишь подшипниками двигателя, этот способ подходит только для маленьких и средних насосов с торцевым всасыванием.

Насосы для скважины погружные глубинные

Скважинный насос вихрь для чистой воды ВИХРЬ СН-50

Вихрь – скважинный насос с верхним забором воды. Модель работает на скважинах и колодцах глубиной до 50 м. Вода может подаваться в водопровод или в систему орошения. Конструкция отличается узким корпусом, основа вполне надежная – нержавеющая сталь. Вихрь довольно малогабаритен и может выкачивать воду из скважин диаметром от 10 см.

Двигатель не слишком мощный – на 750 Вт, но он вполне эффективен для бытовых нужд. В конструкции предусмотрено термореле, защищающее мотор от перегрева. Можно спокойно погружать агрегат на глубину 60 м. Он выдаст производительность 60 л/мин. Предназначен только для чистой воды и разрешает только вертикальную установку. В целом, можно отнести Вихрь к типичным дачным вариантам. Цена – от 6.2 т.р.

Плюсы:

• ударопрочный корпус, нечувствительный к коррозии;
• есть крепления для троса, длинный шнур;
• узкий корпус;
• тихий;
• насос может поднять воду на высоту до 50 м;
• защита от перегрева;
• легкость эксплуатации.

Минусы:

• отсутствует защита от сухого хода;
• китайская сборка.

Скважинный насос с напором 75 м Водолей БЦПЭ 0,5-50У

Водолей – многоступенчатый центробежный погружной насос. Эта штука умеет перекачивать воду из скважин и колодцев с чистой водой (диаметр свыше 110 мм). Модель работает для водоснабжения предприятий, дач, коттеджей, для наполнения емкостей и полива. Насосная часть содержит восемь ступеней, что дает высокий напор. Уровень залегания грунтовых вод – 15-30 м.

Агрегат работает только в вертикальном положении. Он полностью погружается в воду. Есть одна особенность – под зеркало воды модель опускается не более, чем на 10 м. Однако до дна колодца или скважины должно оставаться около 40 см. Движок – нержавеющая сталь, обороты – 2900 об./мин. Цена – от 9.4 т.р.

Плюсы:

• доступная цена (конкуренты с аналогичными характеристиками заметно дороже), плюс кабель идет в комплект;
• качественная сборка;
• насос держит перепады напряжения, но если с этим вопросом проблемы, лучше установить стабилизатор;
• защита от перегрева (немецкое реле);
• центробежный насос не вибрирует, не шумит;
• есть стальной фильтр для защиты от всасывания крупных частиц.

Минусы:

• когда насос устанавливается в скважину, надо обрезать кабель для вывода его из оголовка. Это не влияет на гарантию, но дает лишние хлопоты;
• отсутствует обратный клапан, а на автоматике водоснабжения он необходим.

Разновидности насосов

Сейчас существует довольно много видов насосов, работа которых основана на центробежной силе. Отличаются они друг от друга конструктивными особенностями и техническими характеристиками. Классификация устройств осуществляется по ряду показателей, и это необходимо учитывать при выборе нужного оборудования. В зависимости от расположения устройства относительно перекачиваемой жидкости они бывают:

• поверхностными;
• погружными.

Первая группа насосов устанавливается на подготовленной площадке, а непосредственно перекачка осуществляется с помощью специальных шлангов или трубопроводов. Преимущество такого способа в том, что устройство всегда доступно для обслуживания и ремонта. К недостаткам можно отнести:

• низкую производительность при откачивании с глубины, превышающей 10 м;
• повышенный риск работы на холостом ходу, который быстро приводит к поломке оборудования.

Использование второй группы устройств, назначение и строение которых практически ничем не отличается от первой, осуществляется при полном или частичном их погружении в откачиваемую жидкость. Погружные насосы отличаются более строгими требованиями к их герметичности.

Достоинством таких механизмов считается то, что даже при малых габаритах они создают более высокий напор перекачиваемой жидкости. К недостаткам этой группы можно отнести более сложное обслуживание и трудоемкий ремонт. В зависимости от того, как устроен основной узел, механизмы бывают:

1. Одноступенчатыми — с одним рабочим колесом.
2. Многоступенчатыми — с несколькими колесами, расположенными на одном валу.

Существуют еще такие понятия, как мокрый и сухой ротор. Мокрым называется тот, который из-за постоянного взаимодействия с жидкостью осуществляет смазку и охлаждение трущейся части устройства. Обычно такой конструкцией обладают насосы малой мощности и небольших размеров. В устройствах с сухим ротором жидкость контактирует только с рабочим колесом. Эти механизмы обладают большей производительностью, но они и требуют более мощного привода. Изучить подробнее насосы climbo можно на сайте компании.

Как правильно выбрать центробежный насос

Чтобы правильно выбрать устройство, начинать лучше не с обзоров и рейтингов и уж тем более не с пафосных рассказов продавцов консультантов. Они знают все о своих агрегатах, но ничего — о ваших потребностях. Эти потребности следует определить, измерить или оценить и зафиксировать, лучше всего — записать. Итак:

• Назначение приобретаемого агрегата
  • Полив садового участка.
  • Откачка воды из подвала.
  • Подача воды из скважины.
  • Что-либо еще.
• Место установки — поверхностное или погружное. Этот параметр часто определяется уже в процессе консультации и покупки.
• Высота от места установки до зеркала воды для определения всасывающего усилия.
• Высота от места установки до самой высокой точки водоразбора и расстояние по горизонтали от скважины (колодца, емкости) до места установки для определения напора.
• Потребность (в кубометрах в час и в кубометрах в день) для подбора системы достаточной производительности и ресурса.
• Стабильность электропитания в месте установки для определения необходимости в приобретении стабилизатора напряжения. Многие системы автоматики стабильно работают только в определенном диапазоне напряжения.
• Допустимое энергопотребление для определения мощности двигателя.
• Бюджет, минимальный и максимальный.

И вот с этой бумажкой можно смело атаковать продавца-консультанта. Теперь, вместо того, чтобы продать вам самую дорогую систему, он будет вовлечен в процесс осмысленного выбора оптимального варианта.

Рекомендации по установке центробежных насосов

Правильная установка центробежного насоса — залог его стабильной работы, долговечности, соответствия периодов обслуживания заявленным производителем. Но внимательность и следование нормам обеспечивает не только это. Установленный в соответствии с рекомендациями производителя и требованиями отраслевых норм агрегат избавит от таких нежелательных явлений, как избыточный шум, вибрации и связанные с ними ухудшения параметров соединений, износ, а также устранит возникновение разнообразных нештатных и аварийных режимов работы.

Насосы центробежного типа устанавливаются в соответствии с их параметрами по следующим правилам.

1. Ось двигателя и блока турбины должны размещаться горизонтально, если обратное не заявлено производителем и не обуславливается особенностями конструктивного исполнения насоса.
2. Для установок с непосредственным подключением в разрыв трубопровода, с мощностью до 1 кВт, допускается монтаж с креплением на стену, поверхность пола или иной несущей конструкции.
3. Насосы мощностью до 10кВт в обязательном порядке монтируются на металлическую опорную раму, фиксируемую на поверхности земли, пола, силовой структуры. Допускается установка демпфирующих резиновых прокладок между точками опоры и соответствующими площадками конструкции центробежного агрегата.
4. Устройства с мощностью более 10кВт обязательно устанавливаются на раму, крепящуюся к бетонной подушке-фундаменту. Габариты последней должны превышать размеры корпуса или консоли насоса на 100 мм во все стороны.
5. При установке насоса от крайней точки блока электродвигателя до ближайшей стены или элемента ограждения должно быть не менее полуметра.
6. Не допускается теплоизоляция узла привода, двигателя, если это не декларируется инструкциями производителя для конкретных условий эксплуатации.

Монтаж и подключение трубопроводной сети должны также подчиняться некоторым правилам.

1. Подводящие и отводящие патрубки должны подходить к соответствующим точкам присоединения свободно, чтобы по окончании монтажа не создавать усилий на конструкцию насоса.
2. При подводе концов трубопровода фланцы должны быть параллельны, для их размещения не допустимо прикладывать значительные усилия, при соединении между поверхностями контактных элементов устанавливаются прокладки (их характер зависит от рода рабочего тела).
3. Установка центробежного нагнетателя должна производиться так, чтобы желаемое направление перекачки жидкости соответствовало стрелке на корпусе устройства.
4. На выходе насоса обязательно монтируется манометр.
5. Механический фильтр на входе установки, если его монтаж не противоречит характеру использования насоса, обязателен.
6. Входной и выходной патрубки оснащаются запорной арматурой.
7. Для обеспечения возможности слива системы, после выходного патрубка, в самой нижней точке трубопроводной сети монтируется запорная арматура с отводом для дренажа.

Схема установки центробежного насоса

Среднестатистическому потребителю, который покупает устройство центробежного типа для бытовых нужд, можно дать пару советов. При монтаже нужно точно следовать инструкции производителя оборудования. Если рекомендуется устанавливать насос на ровную горизонтальную поверхность, не стоит думать, что речь идет только о положении осей, и агрегат допустимо закрепить на стене. Это может нарушить работу предохранительных устройств, вызвать повышенный износ комплектующих, снизить рабочие показатели установки.

Совет! Не стоит игнорировать рекомендации к допустимым температурам эксплуатации. Центробежный насос используется только при положительных показаниях термометра. В зимнее время агрегат нужно переносить в помещение. Игнорирование данного правила неизбежно приведет к выходу оборудования из строя.

Конструкция

Насос – это машина, которая превращает механическую энергию в кинетическую энергию, перекачиваемую жидкость с электро-транспортировки ее из одной точки в другую.

Центробежный насос состоит из двух основных компонентов.

1. Первый – это вращающийся диск с изогнутыми лопастями. Он называется рабочим колесом.
2. Второй – это труба специальной формы, называемая спиральным корпусом, в котором содержится рабочее колесо и транспортная жидкость.

Есть 5 элементов конструкции, которые могут различаться:

• вид колеса;
• вид подшипника;
• расположение корпуса;
• крепление двигателя;
• число ступеней.

Общая классификация

В настоящее время существует более трех тысяч видов насосов. Они отличаются строением и назначением, а также подходят разных сфер использования. Все это многообразие можно разделить на две большие группы: динамические и объемные насосы.

Кавабанга! Сколько кубов бетона в миксере

Объемные насосы — это устройства, в которых вещество перемещается за счет постоянного изменения объема камеры, при этом она поочередно совмещается с входным и выходным отверстием. Их, в свою очередь, можно поделить на:

• мембранные;
• роторные;
• поршневые.

Ниже все эти виды насосов, а также их классификация будут рассмотрены более подробно.